La radio troncalizada terrestre [1] ( TETRA ; anteriormente conocida como radio troncalizada transeuropea ), un estándar europeo para un sistema de radio troncalizado , es una radio móvil profesional [2] y una especificación de transceptor bidireccional. TETRA fue diseñado específicamente para su uso por agencias gubernamentales, servicios de emergencia ( fuerzas policiales , departamentos de bomberos , ambulancias ) , redes de seguridad pública , personal de transporte ferroviario para radios de trenes, servicios de transporte y militares . [3] TETRA es la versión europea de radio troncalizada, similar al Proyecto 25 .
TETRA es una norma del Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI), cuya primera versión se publicó en 1995; lo menciona el Comité Europeo de Radiocomunicaciones (ERC). [4]
TETRA utiliza acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) con cuatro canales de usuario en una portadora de radio y un espacio de 25 kHz entre portadoras. Se pueden utilizar transferencias punto a punto y punto a multipunto . La transmisión de datos digitales también está incluida en el estándar, aunque a una velocidad de datos baja.
Las estaciones móviles TETRA (MS) pueden comunicarse en modo directo (DMO) o mediante operación en modo troncalizado (TMO) utilizando una infraestructura de conmutación y administración (SwMI) hecha de estaciones base TETRA (TBS). Además de permitir comunicaciones directas en situaciones en las que no se dispone de cobertura de red, DMO también incluye la posibilidad de utilizar una secuencia de uno o más terminales TETRA como relés. Esta funcionalidad se denomina puerta de enlace DMO (de DMO a TMO) o repetidor DMO (de DMO a DMO). En situaciones de emergencia esta característica permite comunicaciones directas subterráneas o en zonas de mala cobertura.
Además de los servicios de voz y despacho, el sistema TETRA admite varios tipos de comunicación de datos. Los mensajes de estado y los servicios de datos cortos (SDS) se proporcionan a través del canal de control principal del sistema, mientras que la comunicación de datos con conmutación de paquetes o de datos con conmutación de circuitos utiliza canales específicamente asignados.
TETRA proporciona autenticación de terminales hacia la infraestructura y viceversa. Para protección contra escuchas ilegales, está disponible el cifrado de interfaz aérea y el cifrado de extremo a extremo.
El modo de operación común es un modo de llamada grupal en el que presionar un solo botón conectará al usuario con los usuarios de un grupo de llamadas seleccionado y/o un despachador . También es posible que el terminal actúe como un walkie talkie uno a uno pero sin la limitación de alcance normal ya que la llamada sigue utilizando la red. Los terminales TETRA pueden actuar como teléfonos móviles ( celulares ), con conexión directa full-duplex a otros Usuarios TETRA o a la PSTN . Los botones de emergencia, incluidos en los terminales, permiten a los usuarios transmitir señales de emergencia al despachador , anulando cualquier otra actividad que tenga lugar al mismo tiempo.
Una revisión en profundidad publicada en julio de 2023 por la empresa Midnight Blue del estándar TETRA y de los algoritmos de cifrado, la primera hecha pública en los últimos 20 años, ha encontrado múltiples fallos de seguridad, denominados colectivamente TETRA:BURST. Se registraron un total de 5 fallas en la base de datos CVE : [5]
Además, el equipo de Midnight Blue detecta una "peculiaridad en el TEA3 S-box ", pero aún debe determinar si constituye una debilidad. [6]
Estas vulnerabilidades permanecieron públicamente desconocidas durante 28 años después de la publicación de TETRA porque TETRA no hace públicas las definiciones de sus algoritmos criptográficos, un ejemplo de seguridad a través de la oscuridad . El equipo de Midnight Blue obtuvo acceso al código criptográfico de TETRA atacando el entorno de ejecución confiable en una radio habilitada para TETRA. El equipo señala una lista de sistemas criptográficos previamente rotos basándose en la oscuridad y argumenta que se debería haber seguido el principio de Kerckhoff : el sistema habría sido más seguro cuando su estructura se conociera públicamente. [6]
Las principales ventajas de TETRA frente a otras tecnologías (como GSM ) son:
Hay más información disponible en la Asociación TETRA (anteriormente TETRA MoU) y los estándares se pueden descargar de forma gratuita desde ETSI .
Sus principales desventajas son:
Hasta 7,2 kbit/s por intervalo de tiempo, en el caso de conexiones punto a punto, y 3,5 kbit/s por intervalo de tiempo en caso de encapsulación IP. Ambas opciones permiten el uso de entre uno y cuatro intervalos de tiempo. Las diferentes implementaciones incluyen una de las capacidades de conectividad anteriores, ambas o ninguna, y un intervalo de tiempo o más. Estas velocidades son aparentemente más rápidas que las que son capaces de alcanzar las tecnologías competidoras DMR, dPMR y P25. La última versión del estándar admite 115,2 kbit/s en 25 kHz o hasta 691,2 kbit/s en un canal ampliado de 150 kHz. Para superar las limitaciones, muchos proveedores de software han comenzado a considerar soluciones híbridas en las que se utiliza TETRA para señalización crítica mientras que la sincronización de datos de gran tamaño y la transferencia de imágenes y vídeo se realizan a través de 3G/ LTE . [8]
Para su modulación TETRA, utiliza manipulación por desplazamiento de fase en cuadratura diferencial π ⁄ 4 . La velocidad de símbolo (baudios) es de 18.000 símbolos por segundo, y cada símbolo se asigna a 2 bits, lo que da como resultado 36.000 bit/s brutos.
Como se utiliza una forma de manipulación por desplazamiento de fase para transmitir datos durante cada ráfaga, parecería razonable esperar que la potencia de transmisión sea constante. Sin embargo no lo es. Esto se debe a que las bandas laterales , que son esencialmente una repetición de los datos en la modulación de la portadora principal, se filtran con un filtro nítido para no consumir espectro innecesario. Esto da como resultado una modulación de amplitud y es por eso que TETRA requiere amplificadores lineales. La relación resultante entre potencia pico y media (RMS) es de 3,65 dB. Si se utilizan amplificadores no lineales (o lo suficientemente no lineales), las bandas laterales reaparecen y causan interferencias en los canales adyacentes. Las técnicas comúnmente utilizadas para lograr la linealidad necesaria incluyen bucles cartesianos y predistorsión adaptativa.
Las estaciones base normalmente transmiten continuamente y (simultáneamente) reciben continuamente desde varios móviles en diferentes frecuencias portadoras; por lo tanto, el sistema TETRA es un sistema dúplex por división de frecuencia (FDD). TETRA también utiliza FDMA/TDMA (ver arriba) como GSM. Los móviles normalmente sólo transmiten en 1 ranura/4 y reciben en 1 ranura/4 (en lugar de 1 ranura/8 para GSM).
Las señales de voz en TETRA se muestrean a 8 kHz y luego se comprimen con un vocodificador utilizando predicción lineal excitada por código algebraico (ACELP). Esto crea un flujo de datos de 4,567 kbit/s. Este flujo de datos está codificado con protección contra errores antes de la transmisión para permitir una decodificación correcta incluso en canales ruidosos (erróneos). La velocidad de datos después de la codificación es de 7,2 kbit/s. La capacidad de una única ranura de tráfico cuando se utilizan 17/18 fotogramas.
Una sola ranura consta de 255 símbolos utilizables, el tiempo restante se utiliza con secuencias de sincronización y encendido/apagado, etc. Un solo fotograma consta de 4 ranuras y un multitrama (cuya duración es de 1,02 segundos) consta de 18 fotogramas. También existen hipertramas, pero se utilizan principalmente para proporcionar sincronización a algoritmos de cifrado.
El enlace descendente (es decir, la salida de la estación base) es normalmente una transmisión continua que consiste en comunicaciones específicas con móviles, sincronización u otras transmisiones generales. Todas las ranuras generalmente se llenan con una ráfaga incluso si están inactivas (modo continuo). Aunque el sistema utiliza 18 fotogramas por segundo, sólo 17 de ellos se utilizan para canales de tráfico, estando el 18º fotograma reservado para señalización, mensajes de servicio de datos cortos (como SMS en GSM) o sincronización. La estructura de cuadros en TETRA (17,65 cuadros por segundo), consta de 18.000 símbolos/s; 255 símbolos/ranura; 4 ranuras/cuadro, y es la causa de la "modulación de amplitud" percibida a 17 Hz y es especialmente evidente en móviles/portátiles que sólo transmiten en una ranura/4. Utilizan las tres ranuras restantes para cambiar de frecuencia y recibir una ráfaga de la estación base dos ranuras más tarde y luego regresar a su frecuencia de transmisión ( TDMA ).
Para brindar confidencialidad, la interfaz aérea TETRA se cifra utilizando uno de los cifrados del algoritmo de cifrado TETRA (TEA) . El cifrado proporciona confidencialidad (protección contra escuchas ilegales), así como protección de la señalización.
Actualmente se definen 4 cifrados diferentes, TEA1 hasta TEA4. Estos cifrados TEA no deben confundirse con el algoritmo de cifrado Tiny Encryption en bloque . Los cifrados TEA tienen una disponibilidad diferente debido a restricciones de exportación y uso. Se publican pocos detalles sobre estos cifrados propietarios. Riess [12] menciona en los primeros documentos de diseño de TETRA que el cifrado debe realizarse con un cifrado de flujo , debido a la propiedad de no propagar errores de transmisión. Parkinson [13] lo confirma más tarde y explica que TEA es un cifrado de flujo con claves de 80 bits. Posteriormente, los algoritmos se revirtieron y parecía que TEA1 reduce la intensidad de su clave a 32 bits. [14] TEA1 y TEA4 proporcionan un nivel de seguridad básico y están pensados para uso comercial. [15] El cifrado TEA2 está restringido a organizaciones europeas de seguridad pública. El cifrado TEA3 es para situaciones en las que TEA2 es adecuado pero no está disponible. [dieciséis]
Esta primera representación demuestra dónde es más probable que estén los parámetros del umbral de reselección lenta (SRT), el umbral de reselección rápida (FRT) y el retardo de propagación. Estos se representan en asociación con la portadora de radio que decae a medida que aumenta la distancia desde la estación base TETRA .
En esta ilustración, estos puntos de activación SRT y FRT están asociados a la intensidad de la señal de radio que decae de los respectivos operadores celulares. Los umbrales están situados de manera que los procedimientos de reselección de celda se produzcan a tiempo y aseguren la continuidad de la comunicación para las llamadas de comunicación en curso.
El siguiente diagrama ilustra dónde se realiza la selección inicial de una determinada celda de radio TETRA. La selección inicial de células se realiza mediante procedimientos ubicados en el MLE y en el MAC. Cuando se realiza la selección de la celda y se realiza el posible registro, se dice que la estación móvil (MS) está conectada a la celda. El móvil puede seleccionar inicialmente cualquier celda adecuada que tenga un valor C1 positivo; es decir, el nivel de señal recibida es mayor que el nivel de recepción mínimo para el parámetro de acceso.
El procedimiento de selección de celda inicial garantizará que la MS seleccione una celda en la que pueda decodificar de manera confiable datos de enlace descendente (es decir, en un canal de control principal/MCCH) y que tenga una alta probabilidad de comunicación de enlace ascendente. Las condiciones mínimas que deberán cumplirse son que C1 > 0. El acceso a la red estará condicionado a la selección exitosa de una celda.
Al encender el móvil, el móvil realiza su selección inicial de celda de una de las estaciones base, lo que indica los intercambios iniciales en el momento de la activación.
El elemento de información nivel de acceso de recepción mínimo indicará el nivel mínimo de señal recibida requerido en la SwMI en una celda, ya sea la celda de servicio o una celda vecina como se define en la tabla 18.24.
El siguiente diagrama ilustra dónde se puede mejorar una determinada célula de radio TETRA . La celda de servicio se vuelve mejorable cuando ocurre lo siguiente: el C1 de la celda de servicio está por debajo del valor definido en los parámetros de reselección de la celda del parámetro de la red de radio, el umbral de reselección lenta durante un período de 5 segundos y el C1 o C2 de una celda vecina excede el C1 de la celda de servicio por el valor definido en los parámetros de reselección de la celda del parámetro de la red de radio, histéresis de reselección lenta durante un período de 5 segundos.
El siguiente diagrama ilustra dónde se puede utilizar una determinada célula de radio TETRA . Una celda vecina se vuelve utilizable por radio cuando la celda tiene una conexión de radio de enlace descendente de calidad suficiente.
Se deben cumplir las siguientes condiciones para declarar utilizable la radio de una celda vecina: La celda vecina tiene un parámetro de pérdida de ruta C1 o C2 que es, durante un período de 5 segundos, mayor que el umbral de reselección rápida más el umbral de reselección rápida, y el nivel de servicio proporcionado por la celda vecina es mayor que el de la celda de servicio. No habrá tenido lugar una reselección de celda exitosa dentro de los 15 segundos anteriores a menos que MM solicite una reselección de celda. El MS-MLE comprobará el criterio para dar servicio a la renuncia de celda tan a menudo como se escanea o monitorea una celda vecina.
Las siguientes condiciones harán que la MS califique la celda vecina para que tenga un nivel de servicio más alto que la celda de servicio actual:
El siguiente diagrama ilustra dónde una celda de radio TETRA determinada se vuelve renunciable ( abandonable ). La celda de servicio se vuelve renunciable cuando ocurre lo siguiente: el C1 de la celda de servicio está por debajo del valor definido en los parámetros de reselección de celda del parámetro de la red de radio, umbral de reselección rápida, durante un período de 5 segundos, y el C1 o C2 de una celda vecina. excede el C1 de la celda de servicio por el valor definido en los parámetros de reselección de celda del parámetro de red de radio, histéresis de reselección rápida, durante un período de 5 segundos.
No se habrá realizado ninguna reselección de celda exitosa dentro de los 15 segundos anteriores a menos que Mobility Management (MM) solicite una reselección de celda. El MS-MLE comprobará el criterio para dar servicio a la renuncia de celda tan a menudo como se escanea o monitorea una celda vecina.
Cuando se supera el umbral de FRT, el MS se encuentra en una situación en la que es esencial renunciar (o abandonar) la celda de servicio y obtener otra de al menos calidad utilizable . Es decir, la estación móvil es consciente de que la señal de radio está decayendo rápidamente y debe volver a seleccionar la célula rápidamente antes de que finalicen las comunicaciones debido a un fallo del enlace de radio. Cuando la señal de radio de la estación móvil supera el nivel mínimo de recepción, la radio ya no está en condiciones de mantener comunicaciones aceptables para el usuario y el enlace de radio se interrumpe.
Fallo del enlace de radio: (C1 < 0). Utilizando los valores sugeridos, esto se cumpliría con el nivel de la célula de servicio por debajo de −105 dBm. A continuación se activan procedimientos de reselección de células para encontrar una estación base de radio adecuada.
Cualquier terminal de radio TETRA que utilice tecnología basada en Java ( Java ME / CLDC ) proporciona al usuario final los derechos de comunicación necesarios para cumplir con su función laboral en cualquier asignación de corta duración.
Por su destreza, flexibilidad y capacidad de evolución, el departamento de ingeniería de radio de transporte público ha optado por utilizar fuentes abiertas, la especificación del lenguaje Java administrada por Sun y los grupos de trabajo asociados para producir un kit de herramientas de aplicación de transporte .
La adquisición de servicios permite a diferentes agentes autorizados establecer canales de comunicación entre diferentes servicios llamando a la identidad del servicio, y sin poseer el conocimiento completo del ISSI, GSSI o cualquier otro plan de numeración de establecimiento de comunicaciones relacionado con TETRA. La adquisición de servicios se administra a través de un servicio centralizado de derechos de comunicación o un servidor de asignación de roles , conectado a la red central TETRA.
En resumen, los objetivos de TETRA MMI son:
Este conjunto de herramientas para aplicaciones de transporte se ha producido con éxito y con tecnología de comunicación TETRA y garantiza los requisitos de las aplicaciones de transporte público para el futuro que se mencionan a continuación.
El menú de inicio ( principal ) presenta al usuario final tres posibilidades:
La adquisición de servicios proporciona un medio para personalizar virtualmente al usuario final en cualquier terminal de radio determinado y en la red TETRA durante el tiempo que el usuario final conserve el terminal en su posesión.
Status SDS proporciona al usuario final un mecanismo para generar un tono repetido de 440 Hz que indica un fraude a los miembros dentro de la misma Identidad de Suscriptor Corto de Grupo (GSSI) (dinámica o estática) o a una Identidad de Suscriptor Corto Individual ( ISSI ) específica para la duración de la misión (una hora, una patrulla matutina o un breve período determinado asignado a la misión). La ventaja es que cada uno de los usuarios finales puede conectarse a cualquier terminal determinado y agruparse durante períodos cortos sin requerir ninguna reconfiguración importante mediante herramientas de programación de software de radio. De manera similar, la función de agresión funciona, pero con una frecuencia de tono más alta (880 Hz) y con una naturaleza repetitiva más rápida, para resaltar la urgencia de la alerta.
La pestaña de parámetros proporciona un medio esencial para que el usuario final del terminal le permita preconfigurar el número de comunicación de destino ( ISSI o GSSI preprogramado ). Con este número de destino preprogramado, el usuario final se comunicará con el terminal de radio de destino o el servidor de asignación de rollos y podrá comunicarse, en el grupo o en un servidor dedicado en el que se reciben, preprocesan y, en última instancia, las solicitudes de adquisición de servicios. enviados a través de la red central TETRA. Esto simplifica el proceso de reconfiguración o reciclaje de configuración, permitiendo flexibilidad en tareas cortas.
La pestaña de parámetros también proporciona un medio para elegir entre tonos preseleccionados para que coincidan con los requisitos del grupo de trabajo a efectos de alertas de fraude y agresión. También es posible seleccionar cualquier tecla disponible en el teclado para que sirva como tecla rápida de agresión o fraude a través del kit de herramientas de software de la aplicación de transporte. Se recomienda utilizar las claves asterisco y hash para las claves rápidas de fraude y agresión, respectivamente. Para los tonos de fraude y agresión, también se recomienda utilizar un tono de repetición lenta de 440 Hz (espacio en blanco de 500 milisegundos) y un tono de repetición rápida de 880 Hz (espacio en blanco de 250 milisegundos), respectivamente. Las opciones de tono son las siguientes: 440 Hz, 620 Hz, 880 Hz y 1060 Hz.
La página de parámetros proporciona una ayuda o menú de ayuda y la última pestaña dentro de los parámetros describe brevemente el kit de herramientas, la versión y el historial del kit de herramientas de la aplicación de transporte hasta la fecha.
La Asociación TETRA, en colaboración con ETSI, desarrolló el estándar TEDS, una solución de datos de banda ancha que mejora TETRA con una capacidad y un rendimiento de datos mucho mayores. Además de los proporcionados por TETRA, TEDS utiliza una variedad de esquemas de modulación adaptativa y varios tamaños de portadora diferentes, desde 25 kHz hasta 150 kHz. Las implementaciones iniciales de TEDS se realizarán en el espectro de radio TETRA existente y probablemente emplearán anchos de banda de canal de 50 kHz, ya que esto permite una cobertura equivalente para los servicios de voz y TEDS. El rendimiento de TEDS está optimizado para velocidades de datos de banda ancha, cobertura de área amplia y eficiencia espectral . [17]
Los avances en la tecnología DSP han llevado a la introducción de estándares de transmisión multiportadora que emplean modulación QAM . Los estándares WiMAX, Wi-Fi y TEDS forman parte de esta familia.
Consulte también:
El Proyecto 25 y TETRA se utilizan para la red de radio de seguridad pública y la red de radio del sector privado en todo el mundo; sin embargo, tiene algunas diferencias en características y capacidades técnicas. [18] [19] [20]
Actualmente, P25 se implementó en más de 53 países y TETRA se implementó en más de 114 países.
A finales de 2009 [actualizar]había 114 países que utilizaban sistemas TETRA en Europa, Oriente Medio, África, Asia Pacífico, el Caribe y América Latina. [21]
El sistema TETRA lo utiliza el sector público en los siguientes países. Sólo se enumeran las instalaciones de infraestructura de red TETRA. Al ser TETRA un estándar abierto, cada una de estas redes puede utilizar cualquier combinación de terminales móviles TETRA de una amplia gama de proveedores.
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